摘要：在控制系统设计过程中，需要对比较严重的执行机构非线性特性进行补偿，以保持控制系统达到最优控制效果。当执行机构非线性特性变化时，需要对其重新进行标定并设置修正系数。传统工作方式需要调试人员长途跋涉至电厂的电子设备间调取运行历史数据并分析计算出新的补偿系数，再进行实际设置，整个过程效率低下。本文针对执行机构非线性特性诊断原理进行了分析与研究，通过分析控制系统非线性特性，给出故障诊断与参数修正。
关键词：控制系统；非线性诊断；稳定性
引言
2015年3月5日李克强总理提出了“互联网+”行动计划，预推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合，促进工业互联网健康发展。执行机构相当于发电厂自动控制中的“手”和“脚”，执行机构特性的好坏直接影响着电厂的自动控制水平，决定着机组运行的安全性、经济性和环保性。但在机组运行过程中，阀门、动叶存在着冲刷、磨损等现象，会造成执行机构特性出现变化。据统计，全球每年的重大生产事故中三分之一都是由于执行机构的问题造成的。而在发电厂中，由于执行机构存在的隐患造成巨大的损失屡见不鲜。
1 非线性控制系统稳定性原理分析
一般来说，控制系统不希望有自持振荡现象产生，为此在设计系统时，应通过对参数的调整和加校正装置等方法，尽量避免这种现象的出现。本文利用描述函数法来非线性控制系统有无自振荡，以及判定自振荡的稳定性及确定自振荡的振幅和频率。
图1 非线性控制系统 图2 非线性控制系统
设非线性系统的框图如图1所示。图中非线性部分用描述函数N(X)表示，G(jw)是线性部分的频率特性。基于自持振荡只与非线性系统的结构和参数有关，与外施信号或者说初始条件无关，因而可假设输入r(t)=0。显然，当系统产生自持振荡时，其闭合路径上的各点都会出现相同频率的正弦振荡信号。若把图2中N(X)与G(jw)间的通路断开，并在G(jw)的输入端加一正弦信号y1=Y1sinwt，如图2所示。则N(X)的输出为：
2 控制系统故障诊断应用
图3 非线性系统的稳定性判别
图4 故障诊断与参数修正 图5 Quick BI云平台非线性曲线分析
结论
发电厂中的执行机构主要包括阀门、挡板、动叶、给料机等，主要非线性特性包括死区、漏流、快开、滞环以及执行机构形成同被调参数之间的非线性特性。通过机理分析，能够得到这些非线性特性产生的原因及其现象，并且通过如最小二乘法、线性回归、非线性拟合等数学方法对执行机构的非线性特性进行准确的判断、定位以及计算修正参数。本文针对执行机构非线性特性诊断原理进行了分析与研究，通过分析控制系统非线性特性，给出故障诊断以及非线性曲线分析。
参考文献
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论文作者:杨承昱 李蒙蒙
论文发表刊物:《知识-力量》2019年10月41期
论文发表时间:2019/9/11
标签：执行机构论文; 控制系统论文; 特性论文; 参数论文; 互联网论文; 故障诊断论文; 发电厂论文; 《知识-力量》2019年10月41期论文;